La famille des PAEK (polyaryléthercétones), à laquelle appartient le PEEK, est connue pour ses propriétés thermomécaniques élevées et figure en tête de liste des polymères de haute performance.
Il est apparu à la fin des années 1970 et des industries telles que l'automobile, l'aérospatiale et la médecine, l'ont rapidement adopté pour ses excellentes performances.
Si nous examinons sa forme moléculaire, nous pouvons constater qu'il s'agit d'un polymère semi cristallin. Cela signifie que lorsque le matériau fond, la chaleur aligne les molécules d'une certaine manière avant que le matériau ne durcisse complètement à température ambiante.
Cela signifie que même si la température augmente, le matériau peut continuer à offrir d'excellentes performances. Cette structure semi cristalline présente de nombreux avantages, mais comme inconvénient, il faut souligner que dans le domaine de la fabrication additive, elle rend l'impression beaucoup plus complexe car il s'agit d'un matériau très technique qui nécessite de l'expérience, les bonnes compétences et des imprimantes 3D capables de maintenir stables certaines conditions d'impression extrêmes.
En termes de performance de la pièce finale, le filament PEEK est l'un des meilleurs matériaux pour l'impression 3d; il n'a pas de couleur et on obtient avec lui certains des meilleurs résultats possibles des thermoplastiques disponibles dans le commerce. Cependant, il nécessite un équipement d'impression très sophistiqué et des compétences techniques considérables du personnel chargé de l'impression.
Les caractéristiques du PEEK sont telles qu'il intéresse de nombreux secteurs de l'ingénierie et de l'industrie. Ses propriétés mécaniques combinées à son extrême légèreté ainsi qu'à sa faible conductivité électrique et thermique sont recherchées par de nombreux secteurs, examinons-en quelques-uns:
Le polymère PEEK peut être usiné par CNC ou imprimé en 3D dans pratiquement n'importe quelle forme et être utilisé comme revêtement de fil sur des conducteurs solides ou tressés car il est résistant à l usure. Cependant, son utilisation est également indiquée pour les pièces dynamiques, en offrant d'excellentes performances et une grande légèreté dans un secteur où chaque gramme peut affecter l'application finale.
Ce polymère est utilisé dans ce secteur principalement pour la protection des câbles et le prototypage, car il constitue une alternative plus légère que les autres options pour le blindage des câbles. Sa légèreté se traduit par des voitures plus légères et moins polluantes. Quand une nouvelle génération de voitures électriques arrive sur le marché, le PEEK améliore les performances des pièces électroniques du véhicule.
Le polymère PEEK est également utilisé dans le domaine médical car il possède plusieurs propriétés utiles dans ce domaine. Il est parfait pour déplacer les cathéters dans le corps car il est très rigide et ne peut se plier que dans une zone très limitée. Le PEEK est également utilisé dans les implants médicaux car c'est un biomatériau de haute technologie.
L'utilisation de ce matériau permet une amélioration des performances qui se traduit par plusieurs avantages. Il s'agit notamment de l'arrêt de la corrosion, de la réduction de la friction, de la capacité à supporter des charges et des vitesses plus élevées, et d'une résistance extrême au pétrole, au gaz et aux produits chimiques. En outre, le PEEK offre une température de transition vitreuse HDT de 0,45 MPa à 180°C (356°F).
En général, la conception pour l'impression 3D présente moins de contraintes que les méthodes traditionnelles. L'usinage flexible permet de mouler facilement les formes les plus complexes. Les ingénieurs peuvent augmenter les performances du système tout en réduisant les coûts.
En revanche, les qualités inhérentes au métal rendent difficile la création de formes libres complexes telles que des courbes ou des motifs fluides.
Ces thermoplastiques solides et légers qui peuvent être imprimés en 3D ou usinés par CNC sont très intéressants d'un point de vue technique et de l'innovation: le poids spécifique du PEEK (1,3 g/cm3) est un sixième de celui de l'acier et la moitié de celui de l'aluminium. La réduction du poids permet de réduire les coûts de maintenance, de logistique et d'installation. Une pièce en thermoplastique peut être six fois plus légère qu'une pièce en métal fabriquée de manière additive.
Le développement de produits utilise l'impression 3D ou l'usinage CNC avec des matériaux thermoplastiques parce qu'ils sont plus rentables sur le plan énergétique que tout autre traitement avec du métal. Les thermoplastiques peuvent être fondus, durcis, puis à nouveau fondus, durcis, etc. Ils ne se transforment jamais en "déchets".
Beaucoup. Il s'agit d'un processus d'impression dans lequel de nombreux paramètres rigoureux doivent être respectés. Le respect de ces paramètres nécessite des imprimantes 3D professionnelles très robustes, de haute qualité et à haute température, qui, dans de nombreux cas, sont spécifiquement conçues pour imprimer uniquement ces matériaux haute performance.
Si le filament PEEK est utilisé de manière incorrecte, il peut causer un certain nombre de problèmes. Lorsque vous décidez de vous lancer dans l'impression 3D avec le matériau PEEK, vous devez évaluer les avantages et les inconvénients de l'utilisation de ce matériau. Voici 5 conseils pour éviter les désagréments et les résultats insatisfaisants.
Le PEEK doit toujours être stocké dans un endroit frais, sec et sombre jusqu'à son utilisation. Cela permettra de maintenir la qualité du matériau et de garantir que le processus d'impression se déroule comme prévu.
Le séchage du filament Peek avant l'impression est essentiel (voici un exemple de sécheur professionnel Xioneer DryBox EZ)
Le PEEK réagit très mal aux changements de température, même légers. Voici quelques précautions à prendre:
1) Vérifiez que votre imprimante 3d est capable de maintenir une température constante dans la chambre.
2) Vous avez besoin d'une chambre de construction fermée. Le PEEK peut être imprimé en 3D à des températures comprises entre 370° et 450° Fahrenheit. La température de la plaque de construction doit toujours être d'au moins 120°. L'impression 3D en PEEK fonctionne de la même manière que les autres types d'impression 3D: n'oubliez pas que pour tous les matériaux FDM, plus la vitesse d'impression est lente, plus le produit final est précis.
Même si votre imprimante est conçue pour imprimer du PEEK et peut supporter des températures, installez-la en tout cas dans un endroit où il n'y a pas de changements soudains dus au chauffage/refroidissement ou à des phénomènes similaires.
Pendant l'impression PEEK, vous pouvez voir des points noirs. Plusieurs facteurs peuvent être à l'origine de ce problème. Cela peut être dû au fait que le PEEK est un matériau sale, mais souvent cela dépend aussi de la qualité de l'imprimante que vous utilisez.
Une fois le processus d'impression 3D du PEEK terminé, nettoyez la buse de tout matériau résiduel. En le maintenant propre, vous augmentez considérablement sa durée de vie et améliorez les résultats d'impression.
Un système sûr pour ne pas imprimer le PEEK.
Au cours du processus d'impression du PEEK, la cristallisation peut parfois échouer. Si une pièce présente une tache brune au lieu de beige, cela peut signifier que la cristallisation n'a pas été effectuée correctement. Si l'objet imprimé présente des couleurs différentes, cela peut indiquer que la température n'a pas été suffisamment contrôlée lors de la réalisation.
Parce que c'est un matériau coûteux à produire et parce que les volumes de production sont limités. S'il est vrai qu'il s'agit d'un matériau coûteux, il est également vrai que le PEEK présente des propriétés bien meilleures que celles des autres thermoplastiques. Cela signifie qu'il peut être utilisé pour des applications qui ne seraient jamais possibles avec d'autres thermoplastiques. En définitive, le PEEK est un matériau coûteux, mais il mérite la différence.
L'ajout de fibres de carbone à PEEK augmente encore ses propriétés mécaniques, découvrez-les ici.
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